[发明专利]一种稀土镁合金及其制备方法

说明书

本发明涉及镁合金材料领域，具体涉及一种稀土镁合金及其制备方法。本发明的稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成：8.0～8.5%Nd，0.5～0.9%Zn，0.6～0.9%Zr，0.3～0.5%Al，4.5～6%重稀土元素，余量为Mg和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明的稀土镁合金利用多组元合金化的方法，综合利用稀土元素和其他元素的改善组织和提高性能的作用，显著提高了镁合金的阻燃性能及力学性能。

技术领域

本发明涉及镁合金材料领域，具体涉及一种稀土镁合金及其制备方法。

背景技术

在现有金属结构材料体系中，镁合金具有较高的比强度和比刚度，此外还具有优异的铸造性能、切削加工性能及较高的阻尼抗振性能，易于回收利用，具有环保特性，有着非常广泛的应用前景，深受航空航天、电子通讯以及汽车工业等行业的青睐。近年来镁合金作为结构材料的应用迅速发展。结构材料一般指的是用于支撑构件、外壳构件的物质材料，要求材料具备较高的力学性能并且便于机械加工；另外在一些行业和技术领域中，要求材料应当具备一定的耐高温性能。因此在选择结构材料时对其力学性能和物理性质都有较高的要求。

稀土(RE)元素是提高镁合金室温和高温力学性能有效的合金元素，因此向镁合金中添加RE元素是常用的改善镁合金性能的方法之一。申请公布号为CN107858575A的中国专利公布了一种镁合金。该镁合金成分质量百分比为：3.5～6.5％Y，1.5～3.5％Nd，1.5～4％Gd，0～0.5％Zn，0.2～0.7％Zr，0～0.5％Ag，余量为Mg。该合金的强度较高并且耐热性能良好，但其阻燃性能仍难以满足需求。

镁合金抗高温氧化性较差，非常易燃,并且强韧性不够理想，二者限制了镁合金广泛使用。因此，如何获得理想的具有阻燃性的高性能镁合金一直是镁合金研究领域的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土镁合金，该稀土镁合金具有较好的阻燃性和力学性能，可以满足应用需要。

本发明的目的还在于提供一种上述稀土镁合金的制备方法。

为实现上述目的，本发明的稀土镁合金所采用的技术方案是：

一种稀土镁合金，由以下质量百分比的组分组成：8.0～8.5％Nd，0.5～0.9％Zn，0.6～0.9％Zr，0.3～0.5％Al，4.5～6％重稀土元素，余量为Mg和不可避免的杂质。

镁合金中添加RE元素能够起到固溶强化、析出强化和弥散强化的效果，从而改善了镁合金的室温和高温力学性能，同时高温环境下RE元素在镁合金表面形成RE-O保护膜，能够提高镁合金表面氧化膜的高温稳定性从而改善镁合金的阻燃性能。

本发明以轻稀土元素Nd为主要添加元素。Nd元素在镁合金中的固溶度较大，同时可在镁合金中形成高熔点的金属间化合物Mg₄₁Nd₅，赋予合金良好的时效析出强化和固溶强化效果。其中Nd的添加量太少则达不到强化和阻燃效果，添加太多则会导致合金比重增大，脆性增大，不利于力学性能的提升。本发明中Nd元素的添加量以质量百分比8.0～8.5％为宜。

本发明的稀土镁合金还加入了重稀土元素Y和Gd。重稀土元素Y、Gd在镁合金的固溶度非常大，能够促进Nd的固溶和时效析出效果，使高熔点析出相Mg₄₁Nd₅分布更为弥散，强化和阻燃效果更好。本发明中重稀土元素的添加量以质量百分比4.5～6％为宜。优选的，重稀土元素Y与Gd的添加质量比为1：1～3，根据Y和Gd在镁合金中的最大固溶度确定当Y和Gd的添加质量比为1：2时具有最好的效果。